Жоғары жиілікті/микротолқынды радиожиілік сигналы берілген кезде ПХД тізбектің өзі және контур материалынан болатын шығын сөзсіз белгілі бір жылу мөлшерін тудырады. Шығын неғұрлым көп болса, ПХД материалы арқылы өтетін қуат соғұрлым жоғары болады және соғұрлым көп жылу пайда болады. Тізбектің жұмыс температурасы номиналды мәннен асқанда, тізбек кейбір ақауларды тудыруы мүмкін. Мысалы, ПХД-де жақсы белгілі MOT типтік жұмыс параметрі максималды жұмыс температурасы болып табылады. Жұмыс температурасы MOT-тан асқанда, ПХД тізбегінің өнімділігі мен сенімділігіне қауіп төнеді. Электромагниттік модельдеу мен эксперименттік өлшемдерді біріктіру арқылы РЖ микротолқынды ПХД жылу сипаттамаларын түсіну тізбек өнімділігінің төмендеуін және жоғары температура әсерінен сенімділіктің төмендеуін болдырмауға көмектеседі.

Схема материалдарында кірістіру жоғалуы қалай болатынын түсіну жоғары жиілікті ПХД тізбектерінің жылу өнімділігіне қатысты маңызды факторларды жақсырақ сипаттауға көмектеседі. Бұл мақалада микрожолақты электр беру желісінің тізбегі схеманың жылу өнімділігіне қатысты айырбастарды талқылау үшін мысал ретінде қарастырылады. Екі жақты ПХД құрылымы бар микрожолақ тізбегінде жоғалтуларға диэлектрлік жоғалту, өткізгіштің жоғалуы, радиацияның жоғалуы және ағып кету жоғалуы жатады. Әртүрлі жоғалту компоненттерінің арасындағы айырмашылық үлкен. Бірнеше ерекшеліктерді қоспағанда, жоғары жиілікті ПХД тізбектерінің ағып кету жоғалуы әдетте өте төмен. Бұл мақалада ағып кетудің жоғалу мәні өте төмен болғандықтан, ол әзірше еленбейді.

Радиациялық шығын

Radiation loss depends on many circuit parameters such as operating frequency, circuit substrate thickness, PCB dielectric constant (relative dielectric constant or εr) and design plan. As far as design schemes are concerned, radiation loss often stems from poor impedance transformation in the circuit or electromagnetic waves in the circuit. The difference in transmission. Circuit impedance transformation area usually includes signal feed-in area, step impedance point, stub and matching network. Reasonable circuit design can realize smooth impedance transformation, thereby reducing the radiation loss of the circuit. Of course, it should be realized that there is the possibility of impedance mismatch leading to radiation loss at any interface of the circuit. From the point of view of operating frequency, usually the higher the frequency, the greater the radiation loss of the circuit.

Сәулеленудің жоғалуына байланысты тізбек материалдарының параметрлері негізінен диэлектрлік өтімділік пен ПХД материалының қалыңдығы болып табылады. Схема субстраты неғұрлым қалың болса, соғұрлым радиацияның жоғалу мүмкіндігі жоғары болады; ПХД материалының εr мәні неғұрлым төмен болса, контурдың радиациялық шығыны соғұрлым көп болады. Материалдық сипаттамаларды жан-жақты таразылай отырып, жұқа контурлық негіздерді пайдалану төмен εr контурлық материалдардан туындаған радиациялық шығынды өтеу әдісі ретінде пайдаланылуы мүмкін. Тізбек негізінің қалыңдығы мен εr тізбегінің сәулелену жоғалуына әсері оның жиілікке тәуелді функциясы болғандықтан. Схема негізінің қалыңдығы 20 мильден аспаса және жұмыс жиілігі 20 ГГц төмен болса, тізбектің радиациялық шығыны өте төмен болады. Осы мақаладағы тізбекті модельдеу және өлшеу жиіліктерінің көпшілігі 20 ГГц-тен төмен болғандықтан, осы мақаладағы талқылау тізбекті қыздыруға радиация жоғалуының әсерін елемейді.

20 ГГц-тен төмен сәулелену жоғалуын елемегеннен кейін, микрожолақты тарату желісі тізбегінің кірістіру жоғалуы негізінен екі бөлікті қамтиды: диэлектрлік жоғалту және өткізгіш жоғалту. Екеуінің пропорциясы негізінен тізбек астарының қалыңдығына байланысты. Жұқа субстраттар үшін өткізгіштің жоғалуы негізгі компонент болып табылады. Көптеген себептерге байланысты өткізгіштің жоғалуын дәл болжау әдетте қиын. Мысалы, өткізгіштің бетінің кедір-бұдырлығы электромагниттік толқындардың берілу сипаттамаларына үлкен әсер етеді. Мыс фольгасының бетінің кедір-бұдырлығы микрожолақ тізбегінің электромагниттік толқынның таралу константасын өзгертіп қана қоймайды, сонымен қатар контурдың өткізгіш жоғалуын арттырады. Тері әсеріне байланысты мыс фольгасының кедір-бұдырының өткізгіштің жоғалуына әсері де жиілікке байланысты. 1-суретте сәйкесінше 50 миль және 6.6 миль құрайтын ПХД-ның әртүрлі қалыңдығына негізделген 10 Ом микрожолақты электр беру желісінің тізбектерінің кірістіру жоғалуы салыстырылады.

The simulation results are obtained using Rogers Corporation’s MWI-2010 microwave impedance calculation software. The MWI-2010 software quotes the analytical equations in the classic papers in the field of microstrip line modeling. The test data in Figure 1 is obtained by the differential length measurement method of a vector network analyzer. It can be seen from Fig. 1 that the simulation results of the total loss curve are basically consistent with the measured results. It can be seen from the figure that the conductor loss of the thinner circuit (the curve on the left corresponds to a thickness of 6.6 mil) is the main component of the total insertion loss. As the circuit thickness increases (the thickness corresponding to the curve on the right is 10mil), the dielectric loss and the conductor loss tend to approach, and the two together constitute the total insertion loss.

The circuit material parameters used in the simulation model and the actual circuit are: dielectric constant 3.66, loss factor 0.0037, and copper conductor surface roughness 2.8 um RMS. When the surface roughness of the copper foil under the same circuit material is reduced, the conductor loss of the 6.6 mil and 10 mil circuits in Figure 1 will be significantly reduced; however, the effect is not obvious for the 20 mil circuit. Figure 2 shows the test results of two circuit materials with different roughness, namely Rogers RO4350B™ standard circuit material with high roughness and Rogers RO4350B LoPro™ circuit material with low roughness.

For thinner substrates, the use of smooth copper foil can significantly reduce the insertion loss. For the 6.6mil substrate, the insertion loss is reduced by 0.3 dB due to the use of smooth copper foil at 20GHz; the 10mil substrate is reduced by 0.22 dB at 20GHz; and the 20mil substrate, the insertion loss is only reduced by 0.11 dB.

This means that when the circuit is fed with a certain amount of RF microwave power, the thinner the circuit will generate more heat. When comprehensively weighing the issue of circuit heating, on the one hand, a thinner circuit generates more heat than a thick circuit at high power levels, but on the other hand, a thinner circuit can obtain more effective heat flow through the heat sink. Keep the temperature relatively low.

Тізбекті қыздыру мәселесін шешу үшін идеалды жұқа схема келесі сипаттамаларға ие болуы керек: контур материалының төмен жоғалту коэффициенті, тегіс мыс жұқа беті, төмен εr және жоғары жылу өткізгіштік. Жоғары εr тізбек материалымен салыстырғанда, төмен εr жағдайында алынған бірдей кедергінің өткізгіш ені үлкенірек болуы мүмкін, бұл тізбектің өткізгіш жоғалуын азайту үшін тиімді. Контурдың жылуды диссипациялау тұрғысынан, жоғары жиілікті ПХД тізбегінің астарларының көпшілігі өткізгіштерге қатысты өте нашар жылу өткізгіштікке ие болса да, тізбек материалдарының жылу өткізгіштігі әлі де өте маңызды параметр болып табылады.

Схема астарларының жылу өткізгіштігі туралы көптеген талқылаулар алдыңғы мақалаларда қарастырылған және бұл мақалада алдыңғы мақалалардағы кейбір нәтижелер мен ақпараттар келтірілген. Мысалы, келесі теңдеу және 3-сурет ПХД тізбегі материалдарының жылу өнімділігіне қатысты факторларды түсінуге көмектеседі. Теңдеуде k – жылу өткізгіштік (Вт/м/К), А – аудан, TH – жылу көзінің температурасы, TC – суық көздің температурасы, L – жылу көзі мен жылу көзінің арасындағы қашықтық. суық көзі.